基于A(yíng)T89S52單片機的溫度監測系統的設計

引言
溫度檢測是許多行業(yè)的重要工作條件之一。
無(wú)論是糧食倉庫、中藥倉庫， 還是圖書(shū)保存。都需要在符合規定的溫度環(huán)境條件之中。而溫度卻是zui不易保障的指標。針對這一情況。研制一款可靠、方便、易及時(shí)調控的溫度檢測系統就顯得極 為重要。筆者運用D1S18B20采集數字信號，通過(guò)藍牙無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和USB接口技術(shù)。實(shí)現由89S52單片機檢測控制溫度的監測系統。
1 系統的結構
整個(gè)系統由采集板、通信板和PC機監控程序組成。采集板以溫度監測芯片DS18B20t21、單片機芯片AT89S52和藍牙芯片BC4為核心分時(shí)完成 監聽(tīng)主機的命令和數據采集以及數據發(fā)送的功能?？梢愿鶕邮盏降闹鳈C的命令隨時(shí)改變系統的工作狀態(tài)。 如圖1。通信板以USB 芯片PDIUSBD12、單片機芯片AT89S52為核心，實(shí)現數據接收、數據發(fā)送，以及將采集回來(lái)的外部信號通過(guò)波形圖實(shí)時(shí)顯示在PC機界面上。同時(shí)把 數據保存到數據庫中。如圖2。

2 系統硬件設計
2.1 采集板電路設計
2.1.1 藍牙模塊—無(wú)線(xiàn)接收發(fā)射電路
系統采用了CSR公司藍牙芯片BC417143.該芯片采用Blue2.0、支持主或從模式、支持AT命令集、支持波特率為2 400到1 382 400 bps，適用于嵌入式串口傳輸無(wú)線(xiàn)的全新的模塊。
值得注意的是。藍牙芯片工作在3.3 V，而MCU工作在5 V.存在邏輯電平不匹配問(wèn)題。且IO管腳無(wú)法容忍MCU的5 V邏輯電平。設計中采用了1117芯片進(jìn)行電平轉換輸出3.3 V.藍牙與MCU連接需經(jīng)過(guò)電平限制以保證藍牙模塊正常工作 以下是藍牙模塊的電源選擇方案及串口模塊的引腳定義。如圖3。

在建立藍牙數據通信時(shí)。需要先對其通信協(xié)議進(jìn)行設置：
（1）UART參數設置：先設置通信協(xié)議長(cháng)度，再設置波特率、硬件控制流參數。校驗參數、數據位數及停止位
（2）工作模式設置：可將藍牙模塊的工作模式設置為主模式或者從模式。
（3）設置藍牙模塊名：名稱(chēng)是藍牙模塊在進(jìn)行通信的標識之一。通過(guò)設置藍牙模塊名協(xié)議可以更改藍牙模塊名
（4）設置安全模式：藍牙通信中的數據安全主要是有藍牙通信時(shí)的PIN碼保障的。通過(guò)設置安全模式協(xié)議?？梢愿鶕煌男枰?。設置藍牙通信的安全模式
（5）設置PIN碼：設置PIN碼可以保證僅有可靠的設備通過(guò)藍牙與模塊互相通信系統采用的波特率為9 600 bps.傳輸距離能達10 In。由于采用藍牙做為傳輸。具有很強的抗干擾能力
2.1.2 采集板電路塬理圖
采集板電路塬理圖如圖4。藍牙模塊主要與單片機的串行IO口連接。數字溫度傳感器DS18B20與單片機的P1.0口連接。繼電器則與P1.2口連接。 溫度傳感器DS18B20將溫度轉化為數字信號通過(guò)P1.0 El送給單片機。經(jīng)單片機處理后的數據由串口傳給藍牙模塊（BLUETOOTH） 也可以通過(guò)藍牙模塊接收通信板發(fā)來(lái)的指令2-2通信板電路設計通信板主要由單片機、藍牙模塊、USB模塊等相關(guān)電路構成。如圖5 PDIUSBD12是一款 性?xún)r(jià)比很高的USB器件它通常用作微控制器系統中實(shí)現與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。它還支持DMA傳輸此外它還集成了許多特性。包括 SoftConnet、GoodLink、可編程時(shí)鐘輸出低頻晶振和終止寄存器集合 所有這些特性都為系統顯著(zhù)節約了成本。 同時(shí)使USB功能在外設上的應用變得容易。

PDIUSBD12的8根DATA引腳與單片機的PO口相連接，采用 10 k的排阻作為上拉電阻；SUSPEND是當芯片掛起狀態(tài)掛起時(shí)，輸出為高。
與單片機的P1.1連接：INT_N是中斷請求。與單片機的IN，m 連接：RD N和WR N讀寫(xiě)選通信號分別與單片機的RD和WR連接；DMREQ、DMACK N、EOT N分別是DMA 的中斷請求、DMA應答和DMA傳輸完成。由于沒(méi)用啟用DMA功能直接接高電平。RESET N是復位引腳。接單片機的P1.7；GL N是芯片的工作指示燈。接人一個(gè)LED指示燈?？梢灾苯佑^(guān)察USB設備的運行狀態(tài)；XTAL1和XTAL2接6MHZ.CS N為片選信號。接單片機的PI.6，A0地址線(xiàn)，采用I／O口模擬，接單片機P3.4：D+和D一是USB的差分數據線(xiàn)分別串聯(lián)一個(gè)l8 Q的阻抗匹配電阻。后接USB插頭上 。
藍牙模塊連接方法與采集板的連接方式相同。
通訊板的信號流程為：由采集板采集的溫度數據經(jīng)藍牙模塊傳輸到通訊板上，送到單片機上處理。通過(guò)PDIUSBD12傳輸到PC上進(jìn)行顯示保存。
單用戶(hù)在PC上進(jìn)行操作時(shí)，數據由PC通過(guò)PDIUSBD12傳送到單片機。再經(jīng)過(guò)藍牙傳輸，送到采集板進(jìn)行相對的響應。

3 軟件設計
本系統涉及內容較多。開(kāi)發(fā)環(huán)境也都不一樣，對于單片機軟件的開(kāi)發(fā)是基于KEIL uVision 3的uVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE是一個(gè)基于Window的軟件開(kāi)發(fā)平臺，有功能強大的編輯器、項目管理器和制作工具。
對于USB驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)采用了WinDriver9.2.1.用該軟件生成所需驅動(dòng)只需要USB設備插入后通過(guò)簡(jiǎn)單的幾步就可以完成，同時(shí)還可以根據需要生成相應的應用程序代碼。方便應用程序的開(kāi)發(fā)嘲。
采集板的系統流程圖如圖6，通訊板的系統流程圖如圖7PC機應用程序則采用了VISUAL STUDIO 6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。采用C++語(yǔ)言編寫(xiě)程序代碼。由于VC具有文檔類(lèi)程序、對話(huà)框類(lèi)程序等?？梢院芸斓貙?shí)現界面的編程。

為了將波形圖實(shí)時(shí)顯示。就需要重復繪制波形圖。運用傳統的繪圖方法。會(huì )引起屏幕的強烈閃爍?，F在常用的解決方法是：利用內存繪圖的技術(shù)。將需顯示的圖形 繪制在內存位圖中。然后再拷貝到屏幕上。很好地解決了屏幕閃爍的問(wèn)題，并且處理速度快自定義的繪圖函數聲明如下。在該函數內部實(shí)現了內存繪圖。
void CMyusbDlg：：MEM— DRAW（
int ID，
unsigned char m_buf，
int d_ pnow，int ONDRAW，
CString TXT）
在數據保存方面。本系統使用Access建立數據庫。系統流程圖如圖8。

當主程序開(kāi)始后。初始化了USB和界面后。就創(chuàng )建一個(gè)新的線(xiàn)程，和主線(xiàn)程并行工作。新線(xiàn)程主要就是完成USB數據的讀取。然后把接收到得數據存放到一個(gè)緩沖區和數據庫中。緩沖區主要是供主線(xiàn)程顯示波形時(shí)使用。數據庫則供用戶(hù)日后查看歷史記錄使用。
4 結論
提出了一種基于USB與藍牙芯片BC417143的無(wú)線(xiàn)溫度監測系統的設計方案。并從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了系統的設計過(guò)程。實(shí)現了對溫度信息進(jìn)行的 無(wú)線(xiàn)數據采集。利用藍牙芯片作為無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊。DS18B20作為溫度數據采集。USB接口芯片作為與PC機的通信接口。簡(jiǎn)化了電路設計并具有易擴展和組 網(wǎng)的特點(diǎn)。